Мило та миючі засоби
Мило було відомо людині до нової ери літочислення. Найраніша письмова згадка про мило в європейських країнах зустрічається у римського вченого Плінія Старшого (23–79 рр.н.е.), який писав про способи приготування мила омиленням жирів. Мало того, він писав про тверде і м'яке мило, що отримується з використанням соди і поташа відповідно. Забруднюючі речовини бувають найрізноманітні, але найчастіше вони малорозчинні чи нерозчинні у питній воді. Такі речовини зазвичай є гідрофобними, оскільки водою не змочуються і з нею не взаємодіють. Тому потрібні різні миючі засоби. Хороша миюча система повинна виконувати подвійну функцію: видаляти забруднення з поверхні, що очищається, і переводити його у водний розчин. Отже, молекула миючої речовини повинна мати гідрофобну та гідрофільну частини. Гідрофобна частина молекули миючого засобу має здатність взаємодіяти з поверхнею гідрофобної забруднюючої речовини. Гідрофільна частина миючого засобу взаємодіє з водою, проникає в неї та захоплює із собою частинку забруднюючої речовини, приєднану до гідрофобного кінця.
Миловаріння у Європі розвивалося у Франції, Італії, Греції, Іспанії, на Кіпрі, у районах, що культивують оливкові дерева. Але, незважаючи на досить розвинену миловарну промисловість, хімічна сутність процесів приготування мила була неясна. Лише на межі 18 і 19 ст. було з'ясовано хімічну природу жирів та внесено ясність у реакцію їх омилення. У 1779 р. шведський хімік Шееле показав, що при взаємодії оливкової олії з оксидом свинцю і водою утворюється солодка і розчинна у воді речовина. Вирішальний крок на шляху вивчення хімічної природи жирів було зроблено французьким хіміком Шеврелем. Він відкрив стеаринову, пальмітинову та олеїнову кислоти, як продукти розкладання жирів при їх омиленні водою та лугами. Солодка речовина, отримана Шееле, була Шеврелем названа гліцерином. Через сорок років Бертло встановив природу гліцерину і пояснив хімічну будову жирів. Гліцерин – триатомний спирт. Жири – складні ефіри гліцерину (гліцериди) важких одноосновних карбонових кислот, переважно пальмітинової СН3(СН2)14СООН, стеаринової СН3(СН2)16СООН і олеїнової СН3(СН2)7СН=СН(СН2)7СООН. Штучні, тобто синтетичні, жирні кислоти отримують з парафіну каталітичним окисленням киснем повітря. Молекула парафіну при окисленні розривається у різних місцях і тому виходить суміш кислот, які поділяються на фракції. При виробництві мила використовують дві фракції: С10-С16 і С17-С20. У господарське мило вводять синтетичні кислоти в кількості 35-40%.
До складу різних жирів входять у різних співвідношеннях пальмітинова, стеаринова, олеїнова та інші кислоти. У рослинних (рідких) переважають ненасичені кислоти (що містять етиленові зв'язки), а у тварин (твердих) – граничні, тобто не містять подвійних зв'язків. Потреби у твердих тваринних жирах більші, ніж у рослинних. Тому рідкі рослинні переводять у тверді за допомогою каталітичної гідрогенізації.
Для виробництва мила також застосовують нафтенові кислоти, що виділяються при очищенні нафтопродуктів (бензину, гасу та ін.). З цією метою нафтопродукти обробляють розчином гідроксиду натрію та одержують водний розчин натрієвих солей нафтенових кислот. Цей розчин упарюють і обробляють кухонною сіллю, в результаті чого на поверхню розчину спливає мазеподібна маса темного кольору - милонафт. Для очищення милонафт обробляють сірчаною кислотою, тобто витісняють із солей самі нафтенові кислоти. Цей нерозчинний у воді продукт називають асидолом або асидол-милонафтом. Безпосередньо з асидолу можна виготовляти лише рідке чи, у крайньому разі, м'яке мило. Воно має нафтовий запах, зате має бактерицидні властивості.
У виробництві мила давно використовують каніфоль, яку отримують під час переробки живиці хвойних дерев. Каніфоль складається із суміші смоляних кислот, що містять у ланцюзі близько 20 вуглецевих атомів. У рецептуру господарського мила зазвичай вводять 12–15% каніфолі від маси жирних кислот, а рецептуру туалетних мил – трохи більше 10%. Введення каніфолі у великих кількостях робить мило м'яким та липким.
Процес виробництва мила складається з хімічної та механічної стадій. На першій стадії (варіння мила) одержують водний розчин солей натрію (рідше калію) жирних кислот або їх замінників (нафтенових, смоляних). На другій стадії проводять механічну обробку цих солей – охолодження, сушіння, змішування з різними добавками, обробку та упаковку.
Варіння мила закінчують обробкою мильного розчину (мильного клею) надлишком лугу (NaОН) або розчином NaСl. В результаті цього на поверхню розчину виринає концентрований шар мила, званий ядром. Отримане таким чином мило називають ядровим, а його виділення з розчину – відсолюванням або висолюванням. При висоленні відбувається підвищення концентрації мила та його очищення від білкових, барвників та механічних домішок – так отримують господарське мило.
Для отримання особливо чистого та світлого мила його очищають (шліфують) переведенням знову в розчин кип'ятінням з гарячою водою та повторним висолюванням. В результаті шліфування мило набуває великої однорідності, низької в'язкості та належної пластичності. Для виготовлення туалетного мила в очищеному милі знижують вміст води від 30 до 12%. Потім у нього вводять парфумерні віддушки, відбілювачі, барвники та ін. Хороші сорти туалетного мила містять до 50% мила, отриманого з імпортного кокосового чи пальмового масла. Найдорожче туалетне мило цілком виготовляють із кокосової олії.
Крім використання мила як миючого засобу є і не настільки невинне його застосування. Алюмінієве мило (алюмінієві солі суміші жирних та нафтенових кислот) застосовують для отримання деяких видів напалму – бензину, загущеного алюмінієвим милом.
В даний час хімічна промисловість випускає велику кількість різних синтетичних миючих засобів (пральних порошків). Найбільше практичне значення мають сполуки, що містять насичений вуглеводневий ланцюг з 10–15 атомів вуглецю, так чи інакше пов'язаний з сульфонатною групою.
Виробництво синтетичних миючих засобів ґрунтується на дешевій сировинній базі, а точніше на продуктах переробки нафти та газу. Багато синтетичних миючих засобів однаково добре миють як у м'якій, так і в жорсткій воді. Деякі засоби придатні навіть для прання у морській воді. Синтетичні миючі засоби діють не тільки в гарячій воді, як це характерно для господарського мила, але і у воді при порівняно низьких температурах, що важливо при пранні тканин із штучних волокон. Нарешті, концентрація синтетичних миючих речовин навіть у м'якій воді може бути набагато нижчою, ніж мила, отриманого з жирів.
Після кількох прань вироби з білих тканин жовтіють або сіріють. Для усунення відтінків, що з'являються, і вводять в синтетичні миючі засоби оптичні відбілювачі. Їхня дія полягає в тому, що вони поглинають ультрафіолетове світло (з довжиною хвилі ~360 нм) і знову випускають поглинену енергію шляхом флуоресценції у синій області видимого спектру (при 430-440 нм). Виникає при цьому "посинення" виробу компенсує пожовтіння і робить виріб візуально білішим.
